Volume 11

Livro-texto para cursos de Engenharia, Motores de Combustão Interna é também leitura recomendada para cursos técnicos e bibliografia de atualização para profissionais da área. Edição com alta qualidade didática e rica ilustração visual, além de contar com exercícios que permitem ao leitor testar os conhecimentos adquiridos.

Pela primeira vez no Brasil é apresentado um livro escrito por especialistas que, num esforço hercúleo, utilizaram um método inovador de desenvolver os conteúdos sem perder a docilidade acadêmica da obra inicial do Professor Franco Brunetti. Trata-se do mais completo tratado sobre motores publicado no Brasil, onde o leitor encontrará os conceitos mais atualizados. Uma obra indispensável a todos que se interessem e desejem conhecer melhor os motores de combustão interna.

O Volume 1 apresenta conceitos introdutórios normalmente desenvolvidos na graduação:

1 – Introdução ao estudo dos motores de combustão interna; 2 – Ciclos; 3 – Propriedades e curvas características dos motores; 4 – Relacionamento motor-veículo; 5 – Aerodinâmica veicular; 6 – Combustíveis; 7 – A combustão nos motores alternativos; 8 – Mistura e injeção em ciclo Otto; 9 – Sistema de ignição e sensores aplicados aos motores.

Apoio

2ª ediçã o

Autores

José Carlos Morilla José Roberto Coquetto José Tyndall Pires Neto Kamal A. R. Ismail Lauro Nicolazzi Marcelo Cavaglieri

Marcelo Peregrina Gomez Maria Letícia Murta Valle Mario E. S. Martins

Mario A. Massagardi

Maurício Assumpção Trielli Paula Manoel Crnkovic Paulo Aguiar

Paulo Sergio Germano Carvalho Ricardo Simões de Abreu Rodrigo Kraft Florêncio Samantha Uehara

Sérgio Lopes dos Santos Sergio Moreira Monteiro Sergio Villalva

Thomas Moura

Vagner Eduardo Gavioli Valmir Demarchi

Wanderlei Marinho da Silva

Autores

Amilton Sinatora André de Oliveira Andre Ferrarese Arcanjo Lenzi Celso Argachoy

Celso Ricardo O. Joaquim Celso Samea

Christian Streck

Cláudio Coelho de Mello Clayton Barcelos Zabeu Ednildo Andrade Torres Edson H. Uekita

Eduardo Brandão Gonçalves Eduardo Gubbioti Ribeiro Eduardo Tomanik

Fabio Delatore

Fábio Okamoto Tanaka Fernando Fusco Rovai Fernando Luiz Windlin Fernando Malvezzi Fernando C. Trolesi Guilherme Alegre Gustavo Hindi

M OT ORES DE C OMBUS TÃO INTERNA BR UNET TI

Volume 1 1

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

MOTORES

DE COMBUSTÃO INTERNA

Volume 1

2 ^a edição

1ª edição – 2012 2ª edição – 2018 Editora Edgard Blücher

Rua Pedroso Alvarenga, 1245, 4º andar 04531-934 – São Paulo – SP – Brasil Tel.: 55 11 3078-5366

[email protected] www.blucher.com.br

Segundo o Novo Acordo Ortográfico, conforme 5. ed.

do Vocabulário Ortográfico da Língua Portuguesa, Academia Brasileira de Letras, março de 2009.

É proibida a reprodução total ou parcial por quaisquer meios sem autorização escrita da editora.

Todos os direitos reservados pela Editora Edgard Blücher Ltda.

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Angélica Ilacqua CRB-8/7057

Brunetti, Franco

Motores de combustão interna : volume 1 / Franco Brunetti. – 2. ed. – São Paulo : Blucher, 2018.

554 p. : il.

Bibliografia

ISBN 978-85-212-1293-5

1. Motores de combustão interna 2. Automóveis – motores I. Título

18-0242 CDD 629.287

Índice para catálogo sistemático:

1. Motores de combustão interna

Conteúdo

1  INTRODUÇÃO AO ESTUDO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 21 1.1 Introdução 21

1.2 Motores alternativos 23

1.2.1 Nomenclatura 23

1.2.2 Nomenclatura cinemática 26

1.2.3 Classificação dos motores alternativos quanto à ignição 28

1.2.4 Classificação dos motores alternativos quanto ao número de tempos do ciclo de operação 30

1.2.5 Diferenças fundamentais entre os motores de 2T e 4T 35 1.2.6 Diferenças fundamentais entre os motores ciclos Otto e Diesel 36

1.3 Outras classificações 36

1.3.1 Quanto ao sistema de alimentação de combustível 36 1.3.2 Quanto à disposição dos órgãos internos 39

1.3.3 Quanto ao sistema de arrefecimento 40 1.3.4 Quanto às válvulas 41

1.3.5 Quanto à alimentação de ar 42

1.3.6 Quanto à relação entre diâmetro e curso do pistão 45 1.3.7 Quanto à rotação 46

1.3.8 Quanto à fase do combustível 46 1.3.9 Quanto à potência específica 46

1.4 Motores rotativos 48

1.4.1 Turbina a gás 48 1.4.2 Motor Wankel 52

1.5 Histórico 56 1.6 Aplicações 58 Exercícios 61

Referências bibliográficas 70

Figuras 70

2  CICLOS 71 2.1 Introdução 71

2.2 Ciclos reais traçados com um indicador de pressões 72

2.2.1 Funcionamento dos indicadores de pressão 72

2.2.2 Diagrama da variação da pressão de um motor Otto a 4T 79 2.2.3 Diagramas de variação da pressão de um motor de ignição espontânea

(Diesel), a 4T 85

2.2.4 Diagramas da variação da pressão para um motor a 2T de ignição por faísca 89

2.3 Ciclos padrão a ar 90

2.3.1 Introdução 90

2.3.2 Ciclo Otto (padrão ar do ciclo do motor de ignição por faísca, a quatro tempos ) 90

2.3.3 Conceitos definidos a partir dos ciclos padrão ar 100

2.3.4 Ciclo Diesel (padrão ar do ciclo do motor de ignição espontânea ou Diesel) 107 2.3.5 Ciclo Misto ou de Sabathé 110

2.3.6 Ciclo Brayton (representativo do ciclo simples da turbina a gás) 115 2.3.7 Comparação dos ciclos 117

2.4 Diagramas e rotinas computacionais para misturas combustível–ar 119

2.4.1 Introdução 119

2.4.2 Propriedades de misturas de combustíveis e gases de combustão 119 2.4.3 Solução dos ciclos por meio de rotinas computacionais para misturas

combustível–ar 130

2.5 Comparação dos ciclos reais com os ciclos teóricos 136

2.5.1 Admissão e escape 137 2.5.2 Perdas de calor 138

2.5.3 Perda por tempo finito de combustão 138

2.5.4 Perdas pelo tempo finito de abertura da válvula de escapamento 138

Exercícios 139

Referências bibliográficas 150 Figuras 151

3  PROPRIEDADES E CURVAS CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES 153 3.1 Momento de força, conjugado no eixo ou torque – T 153

3.2 Freio dinamométrico ou dinamômetro 154

3.2.1 Freio de Prony 154

3.2.2 Dinamômetros hidráulicos 157 3.2.3 Dinamômetros elétricos 161

3.3 Propriedades do motor 175

3.3.1 Potência efetiva – Ne 175 3.3.2 Potência indicada – Ni 176 3.3.3 Relações entre as potências 177

3.3.4 Controle ou variação da potência do motor 183

3.3.5 Consumo específico – C

185

3.3.6 Relações envolvendo pressão média – p

188

3.4 Determinação da potência de atrito 192

3.4.1 Acionando o motor de combustão desligado, por meio de um motor elétrico 192 3.4.2 Teste de Morse 192

3.4.3 Reta de Willan 194

3.5 Curvas características dos motores 196

3.6 Redução da potência do motor a condições atmosféricas padrão 200

3.6.1 Cálculos do fator de redução – K 201 3.6.2 Comparativo entre fatores de redução 203 3.6.3 Banco de teste de veículos 204

Exercícios 205

Referências bibliográficas 215 Figuras 216

4  RELACIONAMENTO MOTOR–VEÍCULO 217 4.1 Introdução 217

4.2 Previsão do comportamento de um motor instalado num dado veículo 217

4.2.1 Força de arrasto – F

218

4.2.2 Força de resistência ao rolamento – F

223 4.2.3 Força de rampa – F

228

4.3 Força total resistente ao avanço de um veículo – F _res 229

4.3.1 Raio de rolamento – r

229 4.3.2 Relacionamento motor–veículo 230

4.4 Relacionamento entre ensaios em bancos de provas e aplicações do motor em veículos 234

Exercícios 234

Referências bibliográficas 243 Figuras 244

5  AERODINÂMICA VEICULAR 245 5.1 Introdução 245

5.2 Força de arrasto – F _arr 251

5.2.1 Força de arrasto de superfície (skin friction) – F

251 5.2.2 Força de arrasto de pressão ou de forma – F

255

5.3 Força de sustentação e momento de arfagem (Pitching) – F _s 267 5.4 Força lateral – F _L 269

5.5 História da aerodinâmica veicular 272

5.5.1 A era das linhas de corrente 272

5.5.2 Estudos paramétricos 285

5.5.3 Corpos de um volume único 288

5.5.4 O corpo do veículo do tipo “Pantoon” 291 5.5.5 Os veículos comerciais 292

5.5.6 Motocicletas 296

Exercícios 297

Referências bibliográficas 303

6  COMBUSTÍVEIS 307 6.1 Um pouco de história 307

6.2 Combustíveis derivados do petróleo 308

6.2.1 Petróleos 308

6.2.2 Produção de derivados 313

6.3 Gasolina (gasoline, gas, petrol, benzin, benzina, essence) 318

6.3.1 Octanagem ou Número de Octano 319 6.3.2 Volatilidade 332

6.3.3 Composição dos gases de escapamento e relação Ar–Combustível – λ 338 6.3.4 Poder calorífico – PC 341

6.3.5 Massa específica 342

6.3.6 Tonalidade térmica de um combustível – TT 343 6.3.7 Corrosão ao cobre 344

6.3.8 Teor de enxofre 345 6.3.9 Estabilidade à oxidação 345 6.3.10 Outros parâmetros 348

6.4 Óleo Diesel (gazole, Dieselöl, Dieselolie, gasóleo, gasolio, Mazot) 350

6.4.1 Qualidade de ignição: cetanagem ou número de cetano – NC 352 6.4.2 Volatilidade 363

6.4.3 Massa específica – ρ 365 6.4.4 Viscosidade – υ 366 6.4.5 Lubricidade 367 6.4.6 Teor de enxofre 368 6.4.7 Corrosão ao cobre 368

6.4.8 Pontos de turbidez, de entupimento e de fluidez 368 6.4.9 Combustão 370

6.4.10 Estabilidade química 374 6.4.11 Condutividade elétrica 374

6.5 Compostos Oxigenados 375

6.5.1 Breve histórico 375 6.5.2 Álcoois 378 6.5.3 Éteres 378

6.5.4 Principais propriedades 379

6.5.5 Efeitos no desempenho dos motores 385

6.6 Óleos vegetais, gorduras animais, biodiesel e H-Bio 388

6.6.1 Óleos vegetais 389 6.6.2 Gorduras animais 391 6.6.3 Biodiesel 391 6.6.4 H-Bio 394 6.6.5 Farnesano 395

Exercícios 397

Referências bibliográficas 402

Figuras 403

7  A COMBUSTÃO NOS MOTORES ALTERNATIVOS 405 7.1 A combustão nos motores de ignição por faísca – MIF 405

7.1.1 Combustão normal 405

7.1.2 Detonação no motor de ignição por faísca 411 7.1.3 Fatores que influem na detonação no motor Otto 414

7.2 Câmara de combustão 416

7.3 A combustão nos motores Diesel 419

7.4 Fatores que influenciam na autoignição no ciclo Diesel 421

7.4.1 Qualidade do combustível 421 7.4.2 Temperatura e pressão 421 7.4.3 Turbulência 422

7.5 Tipos básicos de câmaras para motores Diesel 422

7.5.1 Câmaras de injeção direta ou abertas 422 7.5.2 Câmaras de injeção indireta ou divididas 423 7.5.3 Comparação entre as câmaras divididas e abertas 424

7.6 A combustão por autoignição controlada CAI/HCCI 425 Exercícios 431

Referências bibliográficas 439 Figuras 440

8  MISTURA E INJEÇÃO EM CICLO OTTO 441

Parte I – FORMAÇÃO DA MISTURA COMBUSTÍVEL–AR NOS MOTORES DO CICLO OTTO 441 8.1 Introdução 441

8.2 Definições 442

8.2.1 Relação combustível–ar – F 442

8.2.2 Relação combustível–ar estequiométrica – F

443 8.2.3 Fração relativa combustível–ar – F

444

8.3 Tipo de mistura em relação ao comportamento do motor 444

8.3.1 Limite pobre 444 8.3.2 Mistura econômica 445

8.3.3 Mistura de máxima potência 445 8.3.4 Limite rico 445

8.4 Curva característica do motor em relação à mistura 445

8.4.1 Carburador elementar 446 8.4.2 Sistema de injeção 447 8.4.3 Curva característica 447

8.5 Carburador 453

8.6 Injeção mecânica para motores Otto 454 8.7 Injeção eletrônica para motores Otto 455

8.7.1 Classificação dos sistemas de injeção eletrônica 461

8.7.2 Sistema analógico de injeção eletrônica 462

8.7.3 Sistema digital de injeção eletrônica 465

8.7.4 Métodos numéricos aplicados ao estudo de formação de mistura 468

Exercícios 470

Referências bibliográficas 479 Figuras 480

Parte II – INJEÇÃO DIRETA DE COMBUSTÍVEL EM CICLO OTTO (GDI – GASOLINE DIRECT INJECTION) 481

8.8 Introdução 481

8.9 Requisitos de combustão e formação de mistura 483

8.9.1 Mecanismo de atomização do spray 483 8.9.2 Atomização do combustível 484 8.9.3 Orientação da combustão 489

8.9.4 Combustão homogênea e estratificada 491

8.10 Sistema de injeção direta de combustível 492 8.11 Controle da combustão 494

8.11.1 Mapa característico de combustão 494 8.11.2 Injeção em dois estágios 497

8.11.3 Partida a frio 498

8.12 Emissões de poluentes 500

8.12.1 Formação de poluentes 500 8.12.2 Pós-tratamento de poluentes 503

8.13 Conclusões 505 Exercícios 507

Referências bibliográficas 508

9  SISTEMA DE IGNIÇÃO E SENSORES APLICADOS AOS MOTORES 509 Parte I – SISTEMAS DE IGNIÇÃO 509

9.1 Visão geral 509

9.2 Os componentes de um sistema de ignição convencional 510 9.3 Princípio de funcionamento 511

9.4 Cálculo do tempo de ignição 521

9.5 Avanço ou atraso no tempo de ignição 524

9.6 As evoluções tecnológicas no sistema de ignição 528

9.6.1 Ignição transistorizada com platinado 530 9.6.2 Ignição transistorizada sem platinado 531 9.6.3 Ignição eletrônica mapeada 532

Exercícios 534

Parte II – SENSORES APLICADOS AOS MOTORES 536 9.7 Sensores de rotação e fase do motor 536

9.8 Sensor de pressão e temperatura do coletor de admissão 538 9.9 Sensor de posição da borboleta 540

9.10 Caudal de ar 541

9.11 Concentração de oxigênio (sonda λ) 542 9.12 Sensor de temperatura 544

9.13 Sensor de detonação – Knock 544 9.14 Outros 545

Exercícios 546

Referências bibliográficas 547

Figuras 547

111

Introdução ao estudo dos motores de

combustão interna

Atualização:

Fernando Luiz Windlin Clayton Barcelos Zabeu Ednildo Andrade Torres Ricardo Simões de Abreu José Roberto Coquetto Sérgio Lopes dos Santos Sergio Moreira Monteiro

1.1 Introdução

As máquinas térmicas são dispositivos que permitem transformar calor em tra- balho. O calor pode ser obtido de diferentes fontes: combustão, energia elétrica, energia atômica etc. Este texto preocupa-se apenas com o caso em que o calor é obtido pela queima do combustível, isto é, energia química em trabalho mecânico .

MOTOR CALOR AR

PERDA DE CARL COMBUSTÍVEL OR

GASES QUEIMADOS

TRABALHO

Figura 1.1 – Fluxos de massa e energia em um motor de combustão interna – MCI [A].

A obtenção de trabalho é ocasionada por uma sequência de processos rea- lizados numa substância que será denominada “fluido ativo – FA”. No caso da Figura 1.1, o FA é formado pela mistura ar e combustível na entrada do volume de controle e produtos da combustão na saída .

Quanto ao comportamento do fluido ativo (FA), as máquinas térmicas se- rão classificadas em:

Motores de combustão externa – MCE: quando a combustão se proces- sa externamente ao FA, que será apenas o veículo da energia térmica a ser transformada em trabalho, como, por exemplo, uma máquina a vapor, cujo ciclo é apresentado na Figura 1.2.

Motores de combustão interna – MCI: quando o FA participa direta- mente da combustão.

Ao longo do texto serão focados os motores de combustão interna – MCI.

Quanto à forma de se obter trabalho mecânico, os MCI são classificados em:

Motores alternativos: quando o trabalho é obtido pelo movimento de vaivém de um pistão, transformado em rotação contínua por um sis- tema biela–manivela.

Caldeira

Turbina

Condensador

FA

Q _F

Bomba 2 1

3

6 4

5

Economi- zador

Água de resfriamento

7

W _R

W _F

Q _R

FA: fluido ativo

Q

: calor fornecido à caldeira Q

: calor retirado na condensação W

: trabalho fornecido à bomba W

: trabalho gerado

Figura 1.2 – Ciclo Rankine representativo de um motor de combustão externa – MCE.

Motores rotativos: quando o trabalho é obtido diretamente por um movimento de rotação. São exemplos: turbina a gás e o motor Wankel.

Motores de impulso: quando o trabalho é obtido pela força de reação dos gases expelidos em alta velocidade pelo motor. Neste caso são exemplos: motor a jato e foguetes.

1.2 Motores alternativos

1.2.1 Nomenclatura

De forma a unificar a nomenclatura tratada neste texto, a Figura 1.3 mostra os principais elementos de um motor alternativo de combustão interna, enquan- to na Figura 1.4 destaca-se o pistão nas posições extremas dentro do cilindro, denominadas respectivamente de ponto morto superior (PMS) e ponto morto inferior (PMI).

25 26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 27 28 29 12 5

21 20 19 18 17 24 23 22

13 14 15 16

40 39 38 37

36 35 34 22

11 30 31 32

33 20 19 23

Figura 1.3 – Vista dos componentes de um motor de combustão interna – MCI [C].

Os componentes apresentados na Figura 1.3 pertencem a um motor ciclo Diesel e são:

1. Bomba d'água 5. Injetor de combustível 9. Linha de combustível 2. Válvula termostática 6. Válvula de escapamento 10. Haste de válvula 3. Compressor de ar 7. Coletor de admissão 11. Duto de água 4. Duto de admissão 8. Válvula de admissão 12. Tampa de válvula

continua

13. Cabeçote 23. Cárter 32. Motor de partida 14. Tampa lateral 24. Engrenagem do virabrequim 33. Dreno de água

15. Bloco 25. Amortecedor vibracional 34. Filtro de óleo

16. Eixo comando de válvulas 26. Ventilador 35. Radiador de óleo

17. Volante 27. Duto de admissão 36. Vareta de nível de óleo

18. Virabrequim 28. Balancim da válvula de admissão 37. Bomba manual de combustível 19. Capa de mancal 29. Balancim da válvula de escapamento 38. Bomba injetora de combustível

20. Biela 30. Coletor de escapamento 39. Respiro do cárter

21. Bujão do cárter 31. Pistão 40. Filtro de combustível

22. Bomba de óleo

Quanto ao item 18, virabrequim, não existe uma padronização de nomen- clatura, podendo ser chamado de girabrequim, eixo de manivelas e eixo de cambotas, entre outros. A função de cada componente será discutida nos capí- tulos subsequentes.

Quanto à posição do pistão no interior do cilindro, adota-se:

V

PMS

PMI

S curso S curso

V

D

Figura 1.4 – Nomenclatura referente às posições do pistão.

Em que:

PMS: Ponto Morto Superior – é a posição na qual o pistão está o mais pró- ximo possível do cabeçote.

PMI: Ponto Morto Inferior – é a posição na qual o pistão está o mais afas- tado possível do cabeçote.

continuação

S: Curso do pistão – é a distância percorrida pelo pistão quando se des- loca de um ponto morto para outro (do PMS ao PMI) ou vice-versa.

V

: Volume total – é o volume compreendido entre a cabeça do pistão e o cabeçote, quando o pistão está no PMI.

V

: Volume morto ou volume da câmara de combustão – é o volume compreendido entre a cabeça do pistão e o cabeçote, quando o pistão está no PMS (também indicado com V

).

V

: Cilindrada unitária – também conhecida como volume deslocado útil ou deslocamento volumétrico, é o volume deslocado pelo pistão de um ponto morto a outro (veja Equação 1.1).

z: Número de cilindros do motor.

D: Diâmetro dos cilindros do motor.

V

: Volume deslocado do motor, deslocamento volumétrico do motor ou cilindrada total (veja Equação 1.2).

Diâmetro - D

S curso V

V

V

V

Figura 1.5 – Nomenclatura referente às posições do pistão [C].

Das Figuras 1.4 e 1.5, pode-se deduzir:

V V V = D 4 S

du 1 2

= − π ⋅

_{Eq. 1.1}

Para um motor de z cilindros (multicilindro), a cilindrada ou deslocamen- to volumétrico do motor V

será:

V = V z D

4 z

d du

⋅ = π ⋅

S ⋅ Eq. 1.2

r

: Relação volumétrica ou taxa de compressão – é a relação entre o volu- me total (V

) e o volume morto (V

), e representa em quantas vezes V

é reduzido (veja Equação 1.3).

r = V

V

^{Eq. 1.3}

Da Equação 1.1:

V

+ V = V

r = V V V V

V V

V 1

V 1

2

du 2

2

du 2

= + = + ^{Eq. 1.4}

A Figura 1.6 apresenta uma relação construtiva típica entre o número z de cilindros de um motor e a cilindrada total deste. Cabe ressaltar que os incre- mentos da eletrônica nos motores têm sistematicamente alterado essa relação por causa dos recursos de controle disponíveis (exemplo: knock sensor ).

Número de cilindros

V

– cilindrada unitária (L) 12

10 8 6 4 2

1 2 3 4 5 6 7 8

0,5 L por cilindro

Figura 1.6 – Relação típica entre número de cilindros e volume deslocado [A].

1.2.2 Nomenclatura cinemática

Neste tópico serão descritas algumas características referentes à cinemática

dos motores e, para tanto, será utilizada a Figura 1.7.

V.A. V.E.

S PMS

PMI x

n ω

α V

L

r

Figura 1.7 – Nomenclatura cinemática [C].

Sendo:

V.E.: válvula de escapamento.

V.A.: válvula de admissão.

r: raio da manivela.

n: frequência da árvore de manivelas.

ω: velocidade angular da árvore de manivelas.

V

: velocidade média do pistão.

S 2 r = ⋅ Eq. 1.5

ω = 2 n π ⋅ ^{Eq. 1.6}

V = 2 S n

⋅ ⋅ Eq. 1.7

a = ângulo formado entre a manivela e um eixo vertical de referência.

a = 0

, quando o pistão está no PMS.

a = 180

, quando o pistão está no PMI.

L: comprimento da biela.

x: distância para o pistão atingir o PMS.

x r (1 cos ) L (1 1 ( rL) sen ) = − a + − −

⋅

a

Eq. 1.8

V V x 4 Dp

=

+ π

_{Eq. 1.9}

1.2.3 Classificação dos motores alternativos quanto à ignição

A combustão é um processo químico exotérmico de oxidação de um combus- tível. Para que o combustível reaja com o oxigênio do ar, necessita-se de algum agente que provoque o início da reação. Denomina-se ignição o processo que provoca o início da combustão.

Quanto à ignição, os motores alternativos são divididos em dois tipos fundamentais :

MIF – MOTORES DE IGNIÇÃO POR FAÍSCA OU OTTO

Nesses motores, a mistura combustível-ar é admitida, previamente dosada ou formada no interior dos cilindros

quando há injeção direta de combustí- vel ( GDI) gasoline direct injection , e infla- mada por uma faísca que ocorre entre os eletrodos de uma vela.

MIE – MOTORES DE IGNIÇÃO ESPONTÂNEA OU DIESEL

Nesses motores, o pistão comprime somente ar, até que este atinja uma temperatura suficientemente elevada.

Quando o pistão aproxima-se do PMS, injeta-se o combustível que reage es- pontaneamente com o oxigênio pre- sente no ar quente, sem a necessi dade de uma faísca. A temperatura do ar ne cessária para que aconteça a reação

180º

Figura 1.8 – MIF – Motor de ignição por

faísca [C].

espontânea do combustível denomina-se “temperatura de autoignição (TAI)”.

A Figura 1.9 apresenta uma câmara de combustão típica de um MIE, enquanto a Tabela 1.1 apresenta alguns valores típicos da TAI.

Figura 1.9 – MIE – Motor de ignição espontânea [C].

Tabela 1.1 – TAI – valores típicos.

Temperatura de Autoignição – TAI (°C)

Diesel Etanol Hidratado Metanol Gasolina E22

250 420 478 400

As diferentes formas de funcionamento dos dois tipos de motores criam características distintas que, de certa forma, direcionam as suas aplicações, como será visto ao longo do texto.

A Tabela 1.2 apresenta os valores praticados de taxa de compressão para os diferentes combustíveis. Novamente cabe ressaltar que a massiva presença da eletrônica nos motores tem sistematicamente alterado essa relação.

Tabela 1.2 – r

– Valores típicos.

Relação ou Taxa de compressão – r

MIF MIE

Etanol Hidratado Gasolina E22 Diesel

10,0:1 até 14,0:1 8,5:1 até 13,0:1 15,0:1 até 24,0:1

1.2.4 Classificação dos motores alternativos quanto ao número de tempos do ciclo de operação

Ciclo de operação, ou simplesmente ciclo, é a sequência de processos sofridos pelo FA, processos estes que se repetem periodicamente para a obtenção de trabalho útil. Entende-se por tempo o curso do pistão, e não se deve confundir tempo com processo, pois, ao longo de um tempo, poderão acontecer diversos processos, como será verificado a seguir. Quanto ao número de tempos, os motores alternativos, sejam do tipo MIF ou MIE, são divididos em dois grupos:

MOTORES ALTERNATIVOS A QUATRO TEMPOS (4T)

Neste caso, o pistão percorre quatro cursos, correspondendo a duas voltas da manivela do motor, para que seja completado um ciclo. Os quatro tempos, re- presentados na Figura 1.10, são descritos a seguir.

1° Tempo Admissão 2° Tempo Compressão 3° Tempo Expansão 4° Tempo Escape

180º 180º 180º 180º

Figura 1.10 – Os quatro tempos do motor alternativo [C].

Tempo de Admissão

O pistão desloca-se do PMS ao PMI. Nesse movimento, o pistão dá origem a

uma sucção (depressão) que causa um fluxo de gases através da válvula de ad-

missão – V.A., que se encontra aberta. O cilindro é preenchido com mistura

combustível–ar ou somente ar nos motores de injeção direta de combustível

– GDI – se for de ignição por faísca, ou por ar (apenas ar), nos MIE.

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Franco Brunetti

ISBN: 9788521212935 Páginas: 554

Formato: 17 x 24 cm

Ano de Publicação: 2018